Une nouvelle découverte ouvre la voie à des ordinateurs de type cerveau

Une nouvelle découverte ouvre la voie à des ordinateurs de type cerveau

Les trois couches colorées en bas illustrent un oscillateur, qui peut effectuer différents types de calculs lors de l’interaction avec d’autres oscillateurs dans un réseau ou une chaîne. Au-dessus, on voit une couche isolante semi-transparente avec un contact supérieur rouge et noir. Ce contact supérieur peut être utilisé pour contrôler la façon dont les ions (les boules gris foncé) dans l’isolateur se positionnent et cela permet de contrôler la résistance de l’isolateur. C’est un memristor et il donne la mémoire de l’oscillateur. Maintenant que ces deux fonctions ont été intégrées pour la première fois dans un même composant, chaque oscillateur, qui peut être comparé à un neurone, peut avoir sa propre mémoire locale indépendante des autres. Crédit : Mohammad Zahedinejad

La recherche s’est longtemps efforcée de développer des ordinateurs pour qu’ils fonctionnent aussi efficacement que notre cerveau. Une étude, menée par des chercheurs de l’université de Göteborg, a réussi pour la première fois à combiner une fonction mémoire avec une fonction de calcul dans un même composant. La découverte ouvre la voie à des technologies plus efficaces, allant des téléphones portables aux voitures autonomes.

Ces dernières années, les ordinateurs ont pu s’attaquer à des tâches cognitives avancées, comme la reconnaissance du langage et des images ou l’affichage de compétences surhumaines aux échecs, en grande partie grâce à l’intelligence artificielle (IA). Dans le même temps, le cerveau humain est toujours sans égal dans sa capacité à effectuer des tâches de manière efficace et économe en énergie.

« Trouver de nouvelles façons d’effectuer des calculs qui ressemblent aux processus économes en énergie du cerveau est un objectif majeur de la recherche depuis des décennies. Les tâches cognitives, comme la reconnaissance d’images et de voix, nécessitent une puissance informatique importante, et les applications mobiles, en particulier, comme les téléphones portables, drones et satellites, nécessitent des solutions écoénergétiques », explique Johan Åkerman, professeur de spintronique appliquée à l’Université de Göteborg.

Percée importante

En collaboration avec une équipe de recherche de l’Université de Tohoko, Åkerman a dirigé une étude qui a maintenant franchi une étape importante dans la réalisation de cet objectif. Dans l’étude, maintenant publiée dans la revue Matériaux naturels, les chercheurs ont réussi pour la première fois à lier les deux principaux outils de calculs avancés : les réseaux d’oscillateurs et les memristors.

Åkerman décrit les oscillateurs comme des circuits oscillants qui peuvent effectuer des calculs et qui sont comparables aux cellules nerveuses humaines. Les memristors sont des résistances programmables qui peuvent également effectuer des calculs et qui ont une mémoire intégrée. Cela les rend comparables aux cellules mémoire. L’intégration des deux est une avancée majeure pour les chercheurs.

“Il s’agit d’une percée importante car nous montrons qu’il est possible de combiner une fonction de mémoire avec une fonction de calcul dans le même composant. Ces composants fonctionnent davantage comme les réseaux de neurones économes en énergie du cerveau, leur permettant de devenir des blocs de construction importants à l’avenir, plus d’ordinateurs ressemblant à un cerveau.”

Permet des technologies économes en énergie

Selon Johan Åkerman, la découverte permettra des technologies plus rapides, plus faciles à utiliser et moins énergivores dans de nombreux domaines. Il estime que c’est un énorme avantage que l’équipe de recherche ait réussi à produire les composants dans un encombrement extrêmement réduit : des centaines de composants s’intègrent dans une zone équivalente à une seule bactérie. Cela peut être particulièrement important dans les petites applications comme les téléphones mobiles.

“Des calculs plus économes en énergie pourraient conduire à de nouvelles fonctionnalités dans les téléphones mobiles. Un exemple est celui des assistants numériques comme Siri ou Google. Aujourd’hui, tout le traitement est effectué par des serveurs car les calculs nécessitent trop d’énergie pour la petite taille d’un téléphone. Si le les calculs pourraient à la place être effectués localement, sur le téléphone réel, ils pourraient être effectués plus rapidement et plus facilement sans avoir besoin de se connecter aux serveurs.”

Il note que les voitures et les drones autonomes sont d’autres exemples de cas où des calculs plus économes en énergie pourraient conduire à des développements.

“Plus les calculs cognitifs peuvent être effectués de manière écoénergétique, plus les applications deviennent possibles. C’est pourquoi notre étude a vraiment le potentiel de faire avancer le domaine.”


Réglage économe en énergie des neurones spintroniques


Plus d’information:
Johan Åkerman, Contrôle memristif de la synchronisation de nano-oscillateur Hall à spin mutuel pour le calcul neuromorphique, Matériaux naturels (2021). DOI : 10.1038/s41563-021-01153-6. www.nature.com/articles/s41563-021-01153-6

Fourni par l’Université de Göteborg

Citation: Une nouvelle découverte ouvre la voie aux ordinateurs de type cerveau (2021, 29 novembre) récupéré le 29 novembre 2021 à partir de https://techxplore.com/news/2021-11-discovery-brain-like.html

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